钢质曲轴圆角工艺研究

摘要：针对钢质曲轴圆角强化工艺研究及强化效果进行了分析。

关键词：曲轴；圆角；试验

1概述

曲轴是发动机的重要零部件，曲轴的安全系数是整机安全系数提高的可靠保证。曲轴常用的强化方式主要是表面淬火技术，对连杆颈、主轴颈、法兰及止推面进行表面处理提高耐磨性能，这种工艺在我们加工线应用已有二十余年的历史；随着工艺技术的进步和发动机升功率的提升，人们对曲轴热处理的要求发生了改变，除了耐磨性能要求外增加了强度提升的要求，提升强度需要对曲轴的圆角进行强化处理，这样才能提高曲轴的强度满足柴油机整机使用要求。国外技术资料通常有两种方法可以提高曲轴的疲劳强度。一是采用圆角感应淬火，二是采用圆角滚压，主要是对圆角进行强化处理来实现曲轴整体强度的提升。

2强化方案选择

首先根据研究资料显示，如表1。结合我们生产线实际情况，我们曲轴的材质45钢、42GrMoA以两种钢质曲轴为主，因此优先选用轴径和圆角同时淬火的强化处理路线。

3方案实施

3.1曲轴毛坯的充分去应力处理按照轴径和圆角同时淬火的强化处理路线的特点，主要解决难题为曲轴整体变形量比较大，因此需要将曲轴毛坯20根做针对性处理，即二次正火处理：工艺参数为560℃，在井式炉中保温6小时后空冷至常温。3.2圆角淬火工艺参数确定根据确定的工艺参数范围，进行多组参数试验，将试验后的样件送工艺材料研究所进行硬度、淬硬层深度和金相组织等参数的检验。根据检验情况确定最好的工艺参数进行细化调整，最终确定设备工艺参数如表2。3.3切样经过调试最终效果可以达到预计要求，下面的照片是最终工艺定型后圆角淬火后的断面切样照片，根据工艺材料研究所的检测，硬度和层深、组织均符合设计要求。

4疲劳试验对比

4.1曲轴仅进行轴颈淬火的疲劳试验结果（圆角不淬火）（表3）根据试样的疲劳试验数据，按照QC/T637-2000标准规定的算法要求，计算圆角未感应淬火工艺路线的成品曲轴的弯矩疲劳极限:由统计计算后结果可得，所得M-1满足置信度为95%、相对误差≤5%的要求，其存活率为50%的弯矩疲劳极限M-1（50%）=1358.33N•m；而存活率为99.9%的弯矩疲劳极限M-1（99.9%）=1161.68N•m；4.2轴颈和圆角同时淬火曲轴疲劳试验结果（表4）根据试样的疲劳试验数据，按照QC/T637-2000标准规定的算法要求，计算圆角和轴径同时进行感应淬火强化工艺路线的成品曲轴的弯矩疲劳极限:由统计计算后结果可得，所得M-1满足置信度为95%、相对误差≤5%的要求，其存活率为50%的弯矩疲劳极限M-1（50%）=2883.33N•m；其存活率为99.9%的弯矩疲劳极限M-1（99.9%）=2439.62N•m。

5结论

通过对比试验结果显示：我们LR系列型号的钢质曲轴经过圆角强化的处理后，疲劳强度大幅提高，也就是说曲轴的强度得到了大幅提升，同时按照QC/T637-2000标准里规定的存活率为99.9%的弯矩疲劳极限M-1计算，曲轴的疲劳强度为提高了110%，这样工艺处理的曲轴可以承受更大的爆发压力，可以满足更大升功率发动机的使用要求。在现有发动机行业，20KW/L以上的发动机曲轴全部需要做圆角淬火强化处理，以满足发动机的整机使用要求。

作者:王云飞 高上 单位:一拖（洛阳）柴油机有限公司